正点原子linux阿尔法开发板使用——驱动开发篇
linux驱动开发篇
1、编译出厂内核源码
1.1 复制linux内核源码到Ubuntu中
创建新目录
mkdir -p IMX6/linux-imx-4.1.15-2.1.0
解压linux内核源码
tar xf linux-imx-4.1.15-2.1.0-gb78e551-v1.4.tar.xz -C IMX6/linux-imx-4.1.15-2.1.0/
进入解压的目录中
cd IMX6/linux-imx-4.1.15-2.1.0
查看解压后的文件
执行编译
./build.sh
编译完成，及查看 tmp 目录下的编译目标文件，如下图，包含很多 dtb 文件（设备树），及 Linux 内核 zImage，还有 modules.tar.bz2（内核模块）。
2、NFS环境搭建
Windows 主机 IP：192.168.0.104
Ubuntu 虚拟机 IP：192.168.0.108
开发板 IP：192.168.0.106
执行以下指令设置开发板 IP，创建一个 get 目录，将虚拟机（192.168.0.108）NFS 共享目录挂载到到开发板的 get 目录中。
mkdir get
mount -t nfs -o nolock,nfsvers=3 192.168.0.105:/home/alientek/linux/nfs get
查看挂载的 NFS 目录：
df
在完成环境搭建之后，虚拟机把生成的可执行程序辅助到nfs挂载的目录下面。
运行QT程序
下次开启重启无法加载的时候，重启nfs。执行以下指令重启 NFS 服务器。
sudo /etc/init.d/nfs-kernel-server restart
执行以下指令查看 NFS 共享目录。
showmount -e
2022.5.17 P1029字符驱动开发。
驱动加载：insmod drv.ko
驱动卸载：rmmod drv.ko
2022.5.18 视频第一节
驱动就是获取外设，获取传感器数据，控制外设。数据交给应用程序。
通过系统调用/软中断陷入内核，操作内核。
字符设备
1、驱动设备表现就是/dev/下的文件。/dev/led。应用程序调用open函数打开设备，比如led。应用程序通过write函数向/dev/led写入数据，比如1表示打开，0表示关闭。如果关闭设备就是close函数。
2、编写驱动的时候，主要就是编写驱动对应open、close、write函数。字符设备驱动fileopation_struct结构体成员。
3、我的第一个Linux驱动实验。
参考此文件下的字符驱动编写。
编译linux驱动的时候，需要用到linux内核源码，因此要解压缩。编译完成之后得到zImage的.dtb设备树。需要编译后zImage和.dtb。
修改一下路径：
，MINOR(dev_t)。也可以通过MKDEV（major，minor）获取设备号。
注册字符设备，当用了一个主设备号，剩下把次设备号全部都使用了。
查看设备号。
file_operation结构体：
### 第一个linux设备驱动
/***my first driver*
*/#include <linux/types.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/ide.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>#define CHARDEVBASE_MAJOR 200 //主设备号#define CHARDEVBASE_NAME "chrdevbase" //驱动名称static int chrdev_base_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{printk("chrdev_base_open\n");return 0;}static int chrdev_base_relase(struct inode *inode, struct file *filp)
{printk("chrdev_base_relase\n");return 0;
}static ssize_t chrdev_base_read(struct file *filp, __user char *buf, size_t count,loff_t *ppos)
{printk("chrdev_base_read\n");return 0;
}static ssize_t chrdev_base_write(struct file *filp, const char __user *buf,size_t count, loff_t *ppos)
{printk("chrdev_base_write\n");return 0;
}/*** 字符设备的操作集合
*/
static struct file_operations chrdev_base_fops = {.owner = THIS_MODULE,.open = chrdev_base_open,.release = chrdev_base_relase,.read = chrdev_base_read,.write = chrdev_base_write,
};static int __init chardevbase_init(void)
{int ret = 0;printk("权海洋，加油！\n");ret = register_chrdev(CHARDEVBASE_MAJOR,CHARDEVBASE_NAME,&chrdev_base_fops);if(ret < 0){printk("chrdevbase init failed\n");}return 0;
}static void __exit chardevbase_exit(void)
{unregister_chrdev(CHARDEVBASE_MAJOR,CHARDEVBASE_NAME);printk("权海洋，再见！\n");
}//模块加载函数
module_init(chardevbase_init);//模块卸载
module_exit(chardevbase_exit);MODULE_LICENSE("QHY");
加载设备驱动之后，在进入/dev之后查看设备文件，并没有看到设备文件，原因是我们没有创建设备节点。
创建设备节点。
创建设备节点成功。
应用程序
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>int main(int argc, char **argv)
{int fd = 0;int ret = 0;char readbuf[10];char writebuf[100];fd = open(argv[1], O_RDWR);if (fd<0){perror("open error");exit(-1);}/*read*/ret = read(fd, readbuf,10);if (ret < 0){perror("read error");}/*write*/ret = write(fd, writebuf,50);if (ret < 0){perror("write error");}else{}/*close*/close(fd);exit(0);
}
通过应用层程序操作驱动程序成功。
chardevbase虚拟设备的驱动。
要求：应用程序对驱动程序进行读写操作，读的话就是从驱动里面读取字符串，写的话就是向驱动写字符串。
应用程序不能访问内核数据！必须借助其他函数。
驱动程序：
/***my first driver*
*/
#include <linux/types.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/ide.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>#define CHARDEVBASE_MAJOR 200 //主设备号#define CHARDEVBASE_NAME "chrdevbase" //驱动名称static char readbuf[100]; /*读缓冲*/static char writebuf[100]; /*读缓冲*/static char kernelbuf[100] = {"kernel data"};static int chrdev_base_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{//printk("chrdev_base_open\n");return 0;
}static int chrdev_base_relase(struct inode *inode, struct file *filp)
{//printk("chrdev_base_relase\n");return 0;
}static ssize_t chrdev_base_read(struct file *filp, __user char *buf, size_t count,loff_t *ppos)
{//printk("chrdev_base_read\n");int ret = 0;memcpy(readbuf,kernelbuf,sizeof(kernelbuf));ret = copy_to_user(buf,readbuf,count);if (ret < 0){}else{}return 0;
}static ssize_t chrdev_base_write(struct file *filp, const char __user *buf,size_t count, loff_t *ppos)
{//printk("chrdev_base_write\n");int ret = 0;ret = copy_from_user(writebuf,buf,count);if (ret<0){printk("chrdev_base_write error");}else{printk("kernel receive:%s\r\n",writebuf);}return 0;
}/*** 字符设备的操作集合
*/
static struct file_operations chrdev_base_fops = {.owner = THIS_MODULE,.open = chrdev_base_open,.release = chrdev_base_relase,.read = chrdev_base_read,.write = chrdev_base_write,
};static int __init chardevbase_init(void)
{int ret = 0;ret = register_chrdev(CHARDEVBASE_MAJOR,CHARDEVBASE_NAME,&chrdev_base_fops);if(ret < 0){printk("chrdevbase init failed\n");}return 0;
}static void __exit chardevbase_exit(void)
{unregister_chrdev(CHARDEVBASE_MAJOR,CHARDEVBASE_NAME);
}//模块加载函数
module_init(chardevbase_init);
//模块卸载
module_exit(chardevbase_exit);
MODULE_LICENSE("QHY");
测试应用程序：
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>/*** 1 表示向驱动读取数据 * * 2 表示向驱动写入数据*
*/int main(int argc, char **argv)
{if (argc != 3){printf("Error Usage:\r\n");return -1;}int fd = 0;int ret = 0;char readbuf[10];char writebuf[100];static char usrdata[100] = {"qhy data!"};fd = open(argv[1], O_RDWR);if (fd<0){perror("open error");exit(-1);}if (atoi(argv[2]) == 1){/*read*/ret = read(fd, readbuf,10);if (ret < 0){perror("read error");}else{printf("read data: %s\r\n", readbuf);}}else{}if (atoi(argv[2]) == 2){memcpy(writebuf,usrdata,sizeof(usrdata));/*write*/ret = write(fd, writebuf,50);if (ret < 0){perror("write error");}else{}}/*close*/close(fd);exit(0);
}
实验现象
2022 .5.19 完成P7
2022.5.20 P8学习之旅
裸机LED灯实验就是操作+6ULL的寄存器，Linux也可以操作寄存器。了解Linux下如何操作寄存器，Linux下不能直接对寄存器的物理地址进行读写。比如寄存器A的物理地址为0x01010101。裸机可以直接对这个物理地址进行操作，但是在linux下不行，因为linux会使能MMU。
所以，在linux 下操作的都是虚拟地址，需要先得到物理地址转换成虚拟地址。
地址映射函数原型：
第一个参数物理地址的起始地址，第二个参数是要转换的字节数量。
va = ioremap(0x01010101,10);
卸载驱动的时候，需要释放掉地址映射。
卸载驱动的时候：iounmap(va);
P9手撕代码。
实践操作：
内存地址映射：
/*首先定义寄存器的物理地址*/
#define CCM_CCGR1_BASE (0X020C406C)
#define SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE (0X020E0068)
#define SW_PAD_GPIO1_IO03_BASE (0X020E02F4)
#define GPIO1_DR_BASE (0X0209C000)
#define GPIO1_GDIR_BASE (0X0209C004)/*地址映射后的虚拟地址映射*/
static void __iomem *IMX6U_CCM_CCGR1;
static void __iomem *SW_MUX_GPIO1_IO03;
static void __iomem *SW_PAD_GPIO1_IO03;
static void __iomem *GPIO1_DR;
static void __iomem *GPIO1_GDIR;入口初始化：
IMX6U_CCM_CCGR1 = ioremap(CCM_CCGR1_BASE,4);SW_MUX_GPIO1_IO03 = ioremap(SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE,4);SW_PAD_GPIO1_IO03 = ioremap(SW_PAD_GPIO1_IO03_BASE,4);GPIO1_DR = ioremap(GPIO1_DR_BASE,4);GPIO1_GDIR = ioremap(GPIO1_GDIR_BASE,4);
通过寄存器操作对GPIO的初始化操作：
/*2、初始化*/val = readl(IMX6U_CCM_CCGR1);val &= ~(3<<26);/*清零bit26 27*/val |= (3<<26); /*bit 26 27置1*/writel(val,IMX6U_CCM_CCGR1);writel(0x5,SW_MUX_GPIO1_IO03);//设置复用writel(0x10b0,SW_PAD_GPIO1_IO03);//设置电气属性val = readl(GPIO1_GDIR);val |= 1<<3;/*bit3 置为1 设置为输出*/writel(val,GPIO1_GDIR);val = readl(GPIO1_DR);val &= ~(1<<3);/*bit3 清0 打开led*/writel(val,GPIO1_DR);
如果使用的是心跳灯，必须关闭这个心跳灯，否则干扰实验现象。
echo none > /sys/class/leds/sys-led/trigger // 改变 LED 的触发模式
加载写完的驱动。
实验现象：
通过应用程序操作led
编译内核和应用程序。
加载驱动，发现字符设备已经存在了。
创建设备节点，并且查看设备节点。
应用程序操作led灯。
本节的C应用代码
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>/*** 1 表示向驱动读取数据 * * 2 表示向驱动写入数据*
*//*** ./ledApp <filename> < 0 1 > 0表示关灯 1表示开灯* ./ledApp /dev/led 1* ./ledApp /dev/led 0
*/#define LEDOFF 0#define LEDON 1int main(int argc, char **argv)
{int fd = 0;int ret = 0;unsigned char databuf[1];if (argc != 3){printf("Error Usage:\r\n");return -1;}fd = open(argv[1], O_RDWR);if (fd<0){perror("open error");exit(-1);}databuf[0] = atoi(argv[2]);ret = write(fd, databuf,sizeof(databuf));if (ret < 0){perror("write error");close(fd);exit(-1);}else{}/*close*/close(fd);exit(0);
}
本节的驱动代码：
/***my first driver*
*/
#include <linux/types.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/ide.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/io.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/fs.h>#define LED_MAJOR 200 //主设备号#define LED_NAME "LED" //驱动名称// static char readbuf[100]; /*读缓冲*/// static char writebuf[100]; /*读缓冲*/// static char kernelbuf[100] = {"kernel data"};/*首先定义寄存器的物理地址*/
#define CCM_CCGR1_BASE (0X020C406C)
#define SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE (0X020E0068)
#define SW_PAD_GPIO1_IO03_BASE (0X020E02F4)
#define GPIO1_DR_BASE (0X0209C000)
#define GPIO1_GDIR_BASE (0X0209C004)/*地址映射后的虚拟地址映射*/static void __iomem *IMX6U_CCM_CCGR1;
static void __iomem *SW_MUX_GPIO1_IO03;
static void __iomem *SW_PAD_GPIO1_IO03;
static void __iomem *GPIO1_DR;
static void __iomem *GPIO1_GDIR;#define LEDOFF 0 /*关闭*/#define LEDON 1 /*打开*/static void led_switch(u8 sta)
{u32 val = 0;if (sta == LEDON){val = readl(GPIO1_DR);val &= ~(1<<3);/*bit3 清0 打开led*/writel(val,GPIO1_DR);}else if(sta == LEDOFF){val = readl(GPIO1_DR);val |= 1<<3;/*bit3 清0 打开led*/writel(val,GPIO1_DR);}}static int led_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{return 0;}static int led_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{return 0;
}static ssize_t led_write(struct file *filp, const char __user *buf,size_t count, loff_t *ppos)
{int ret = 0;unsigned char databuf[1];ret = copy_from_user(databuf,buf,count);if (ret<0){printk("kernel_write error");return -EFAULT;}led_switch(databuf[0]);return 0;
}/*** 字符设备的操作集合
*/
static const struct file_operations led_fops = {.owner = THIS_MODULE,.open = led_open,.release = led_release,.write = led_write,
};static int __init led_init(void)
{int ret = 0;u32 val = 0;IMX6U_CCM_CCGR1 = ioremap(CCM_CCGR1_BASE,4);SW_MUX_GPIO1_IO03 = ioremap(SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE,4);SW_PAD_GPIO1_IO03 = ioremap(SW_PAD_GPIO1_IO03_BASE,4);GPIO1_DR = ioremap(GPIO1_DR_BASE,4);GPIO1_GDIR = ioremap(GPIO1_GDIR_BASE,4);/*2、初始化*/val = readl(IMX6U_CCM_CCGR1);val &= ~(3<<26);/*清零bit26 27*/val |= (3<<26); /*bit 26 27置1*/writel(val,IMX6U_CCM_CCGR1);writel(0x5,SW_MUX_GPIO1_IO03);//设置复用writel(0x10b0,SW_PAD_GPIO1_IO03);//设置电气属性val = readl(GPIO1_GDIR);val |= 1<<3;/*bit3 置为1 设置为输出*/writel(val,GPIO1_GDIR);val = readl(GPIO1_DR);val &= ~(1<<3);/*bit3 清0 打开led*/writel(val,GPIO1_DR);//初始化led灯。/**/ret = register_chrdev(LED_MAJOR,LED_NAME,&led_fops);if(ret < 0){printk("LED init failed\n");return -EIO;}return 0;
}static void __exit led_exit(void)
{iounmap(IMX6U_CCM_CCGR1);iounmap(SW_MUX_GPIO1_IO03);iounmap(SW_PAD_GPIO1_IO03);iounmap(GPIO1_DR);iounmap(GPIO1_GDIR);unregister_chrdev(LED_MAJOR,LED_NAME);
}//模块加载函数
module_init(led_init);//模块卸载
module_exit(led_exit);MODULE_LICENSE("QHY");
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